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Aula 04 – Fluxo no Solo – Erosão interna e Ruptura Hidráulica
para Fluxo confinado
UNIVERSIDADE DO ESTADO DE MATO GROSSO
CAMPUS DE SINOP
FACULDADE DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGIAS
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
GEOTECNIA III
Eng. Civil Augusto Romanini (FACET – Sinop)
v2.0Sinop - MT
2017/1
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Fluxo no solo
AULAS
06/05/2017 2
Aula 01 – Fluxo no solo
Aula 02 – Redes de Fluxo confinado Aula 03 – Redes de Fluxo não confinado
Aula 04 – Erosão interna e Ruptura Hidráulica
Aula 06 – Barragens
Aula 11 – Técnicas de estabilização de encostas
Aula 12 – Estruturas de contenções Aula 13 – Escoramento Provisório
Aula 05 – Rebaixamento do Nível de água
Aula 14 – Cortinas de Contenção Aula 15 – Cortinas Atirantadas
Aula 00 – Apresentação / Introdução
Parte III – Taludes e Estruturas de contenção
Parte II – Barragens de Terra
Parte I – Fluxo no solo
Aula 07 – Elementos de Projeto Aula 08 – Instrumentação de barragens e análises
Aula 09 – Aspectos construtivos Aula 10 – Pequena Barragem de terra – “Pré Projeto”
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06/05/2017 Fluxo no Solo 3
Introdução
Erosão interna
Levantamento Hidráulico
Exemplos
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06/05/2017 Fluxo no Solo 4
Estudo do processo envolvendo a migração da água no solo e suas tensões
Erosão Interna Fonte
imagens, 2
015
Estabilidade de Talude
Ruptura hidráulica
Introdução
Levantamento de massa
Segurança de obras geotécnicas
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06/05/2017 Fluxo no Solo 5
Definição I: O processo de erosão interna ocasionado devido a saída de partículas finas do solo sob o
efeito das forças de fluxo. Este processo também é denominado de piping.
Definição II: A erosão regressiva é denominada piping, diferente da erosão superficial onde se consegue
observar o carreamento do solo. O piping ocorre na parte interna do maciço, e é assim denominada como
erosão regressiva porque seu avanço é no sentido contrario ao fluxo, tanto que é necessário que os
vazios nas partículas que compõem os filtros sejam pequenos para que o solo não migre através dos
filtros.
ConceitoErosão interna
Os fatores condicionantes ao piping e que podem ocasionar
o surgimento de fendas ou aberturas no maciço em maciços
de seção homogênea são descritos por Massad (2003):
• Ausência de filtros horizontais tipo sanduiche,
construídos com matérias francamente permeáveis;
• As condições de compactação do maciço;
• Ausência de transições adequadas entre os materiais
granulares;
• Presença de fundações arenosas
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06/05/2017 Fluxo no Solo 6
ConceitoErosão interna
Caso da Samarco,2015
Transbordamento.
Erosão interna
Falha do material construtivo
????
Para barragens de terra
• Controle de fluxo no maciço
• Filtros de material granular
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06/05/2017 Fluxo no Solo 7
ConceitoErosão interna
Caso da Samarco,2015
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06/05/2017 Fluxo no Solo 8
Fonte
: Eunic
e O
lson, 5
June 1
976.
Inicio do
Piping em
uma das
ombreiras
ConceitoErosão interna
Teton Dam , 1976
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06/05/2017 Fluxo no Solo 9
Fonte
: Eunic
e O
lson, 5
June 1
976.
ConceitoErosão interna
Teton Dam , 1976
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06/05/2017 Fluxo no Solo 10
Fonte
: Eunic
e O
lson, 5
June 1
976.
ConceitoErosão interna
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06/05/2017 Fluxo no Solo 11
Fonte
: Eunic
e O
lson, 5
June 1
976.
ConceitoErosão interna
Teton Dam , 1976
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06/05/2017 Fluxo no Solo 12
Fonte
: Eunic
e O
lson, 5
June 1
976.
ConceitoErosão interna
Teton Dam , 1976
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06/05/2017 Fluxo no Solo 13
ConceitoErosão interna
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06/05/2017 Fluxo no Solo 14
ConceitoErosão interna
As escavações na maioria das
vezes são conduzidas de forma
temporária e com o intuito de
instalar um equipamento
(elemento). O maior problema
encontrada é a presença de água
seguido da redução das tensões
efetivas no solo. Constatado essa
deficiência, parte-se para a busca
de solução são elas
Rebaixamento do Lençol freático (
Aula 05) e Valas escoradas ( 3º
conteúdo).
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06/05/2017 Fluxo no Solo 15
𝐹𝑆𝑝𝑖𝑝𝑖𝑛𝑔 =𝑖𝑐𝑖𝑚á𝑥
𝑖𝑐 =𝛾𝑠𝑢𝑏𝛾𝑤
𝑖𝑚á𝑥 =∆𝐻
𝑙𝑚𝑖𝑛
𝑖𝑐 é o gradiente
hidráulico critico
para a ocorrência
de piping
𝑖𝑚á𝑥 é a relação
entre a perda de
carga e o menor
caminho de
percolação na rede
de fluxo.
FormulaçãoErosão interna
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06/05/2017 Fluxo no Solo 16
Conceito/FormulaçãoLevantamento Hidráulico
Ruptura hidráulica (ou levantamento hidráulico): envolve uma massa de solo grande,
na zona onde a percolação é ascendente. A sua ocorrência depende da relação
entre o peso submerso da massa de solo (P`) e as forças de percolação (F P) que
nela atuam.
𝐹𝑆𝑟𝑢𝑝𝑡𝑢𝑟𝑎 =𝛾𝑠𝑢𝑏
𝑖𝑚é𝑑 ∙ 𝛾𝑤
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Exemplo 01
Para a estaca em questão, sabe-se que ela deve apresentar fator de segurança para que não ocorra erosão interna e ruptura hidráulica. O
fator de segurança para os dois casos deve ser superior a 1,00. O solo apresenta peso especifico saturado igual 19,375 kN/m³. Se a
estaca fosse submetida apenas a ação da poro pressão e sua tensão admissível na ponta fosse de 90,00 kPa, a estaca estaria segura.
Assuma que o fator de segurança deve ser maior que 1,00.
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06/05/2017 Fluxo no Solo 18
Exemplo 02
Para a estaca em questão, sabe-se que ela deve apresentar fator de segurança para que não ocorra erosão interna e ruptura hidráulica. O
fator de segurança para os dois casos deve ser superior a 1,00. O solo apresenta peso especifico saturado igual 13,150 kN/m³. Se a
estaca fosse submetida apenas a ação da poro pressão e sua tensão admissível na ponta fosse de 30,00 kPa, a estaca estaria segura.
Assuma que o fator de segurança deve ser maior que 1,00.
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Exemplo 02
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06/05/2017 Fluxo no Solo 20
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06/05/2017 Fluxo no Solo 21
REFERÊNCIAS
HACHICH, W. ET AL (ED.). FUNDAÇÕES, TEORIA E PRÁTICA. SÃO PAULO: PINI, 751P, 1998.
MASSAD, F. Obras de terra – Curso básico de geotecnia . São Paulo, SP. Oficina de textos, 215p,2010
GERSCOVICH, D.M.S . Fluxo em solos saturados. Rio de Janeiro, RJ. Departamento de Estrutura e fundações.Faculdade de
Engenharia. Notas de Aula.169p, 2011.
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06/05/2017 Fluxo no Solo 22
Obrigado pela atenção.
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